CC BY
36
УДК 553.8
ФИЗИКА РУДОГЕНЕЗА H.A. Шило
Изложена теория физики рудогенеза на примере трех парагенезисов золота с кварцем, золота с углеродом, золота с пиритом. Сделан общий вывод о том, что в рудных месторождениях формируются парагенетические ассоциации на физической основе под влиянием магнитных полей нуклидов и электронов.
Эндогенное рудообразование всех полезных ископаемых сейчас связывают с химическими реакциями, протекающими в энергетически емких средах внутрисферного пространства Земли. В ходе их развития и в зависимости от термодинамических условий происходит молекулярный обмен вещества или распад комплексных систем. По существующим представлениям, межатомные взаимодействия приводят к возникновению новых химических веществ, т.е. минеральных видов или комплексных соединений. Химическими реакциями объясняется и формирование в рудных телах парагенезисов, устойчиво повторяющихся в месторождениях профильных металлоге-нических провинций. Образование объектов и развитие некоторых химических процессов иногда связывают с законами физики, однако до сих пор их круг ограничивается химической термодинамикой, коллоидной химией, электрохимией, фотохимией, радиационной химией и химической кинетикой.
Общеизвестно, что все химические реакции относятся к классу весьма энергоемких процессов, хотя в их развитии принимают участие лишь наружные (валентные) электроны, тогда как внутренние электронные оболочки и ядра не затрагиваются. В основе объяснений химических реакций лежит таблица Д.И. Менделеева, в которой распределение элементов нормируется арифметической [Хамрабаев, 1998; Химия..., 1982] прогрессией, и это несмотря на то что в современной химии достаточно хорошо изучены взаимодействия элементов двух типов: а) энергетические, т.е. собственно химические и б) магнитные, развивающиеся на магнитной основе, согласующиеся с законами физики и поэтому не относящиеся к классу химических [Бучаченко, 1990].
Поведением химических элементов в земной коре и в более глубоких сферах планеты, а также в космосе занимаются геохимия и космохимия, выделившиеся из химии в самостоятельные науки. Но их основой является все тот же энергетический тип реакций, протекающих, как считается, в соответствии с положением элементов в таблице Д.И. Менделеева. Однако если опираться на эту таблицу, то многие процессы при взаимодействии элементов в планетарных условиях не находят удовлетворительного объяснения. Таким примером могут служить парагенезисы минералов в рудных залежах, которые как будто бы должны возникать под контролем элементов, занима-
ющих определенное место в периодической системе Д.И. Менделеева. От этого, как считается, зависят свойства элементов, а последними определяются соответствующие ассоциации минералов, удовлетворяющие ее законам. Однако в природе возникают парагенезисы, противоречащие законам этой системы. Такие парадоксальные несоответствия между химией минералообразующих процессов и парагенети-ческими ассоциациями в рудах завели геологию и особенно рудогенез в тупик.
К таким несоответствиям, в частности, можно отнести рудные месторождения золота, в которых наиболее характерными парагенетическими ассоциациями выступают золото с кварцем (5Ю2), золото с углеродом (С), золото с пиритом (Ре52), возникающие не в соответствии, а вопреки законам периодической системы Д.И. Менделеева. И это понятно, так как в периодической системе элементов золото относится к (З-элементам и занимает в ней 79-ю клетку, расположенную в I группе и в 8 периоде. Оно обладает почти абсолютной химической инертностью, тогда как его парагенетические партнеры р- и (З-элементы (С, 51, О, Бе) принадлежат к IV (С, 51), VI (О) и VIII (Ре) группам и относятся к 2, 3, и 4 периодам, что определяет такие их реакционные свойства, которые не позволяют им образовывать указанные парагенетические ассоциации на химической основе.
Изучая этот парадокс, я обратил внимание на закономерно выдерживающуюся разницу в количестве железа в золоторудных и оловорудных провинциях; во-первых, этот элемент проявляет себя в пирите (Ре52), во-вторых — в пирротине (Ре,_^). В жильном комплексе в золоторудных месторождениях, как правило, присутствует магнезиальный силикат (ортоси-ликат) пенин, а для оловорудных характерен железистый (лептохлорит) силикат тюрингит. Этот факт был отмечен еще С.С. Смирновым при исследовании месторождений Алысхайско-Депутатской оловоносной зоны (Якутия), но причина такого достаточно устойчивого распределения железа между золоторудными и оловорудными провинциями для него осталась неясной, что он и отметил в работе [Смирнов, 1941]. Трудности объяснения устойчивого разделения железа между этими провинциями в то время усложнялись тем, что почти все золоторудные месторождения относились к гипабиссальному классу. Связь же полезных ископаемых, включая золото, с вулканитами
все геологи вслед за Ю.А. Билибиным полностью отрицали.
Такую разницу в распределении железа между золотоносными и оловоносными провинциями с позиций химии нельзя было объяснить еще и потому, что она проявлялась независимо от энергоемкости реакций элементов, образующих указанные парагенези-сы, а это явно удаляло рудогенез от химических процессов вообще. В поисках выхода из создавшегося положения я решил обратиться к физике элементов, участвующих в рудогенезе, что требовало ревизии всех звеньев магматического процесса, так или иначе причастного к рудообразованию, а также анализа ру-догенеза на электронно-ядерном уровне.
На правильность такого подхода в решении проблемы указывали: а) вышеприведенные и многие другие парагенезисы в рудных месторождениях; б) работы акад. А.Л. Бучаченко [Бучаченко, 1990], раскрывающие роль электронно-ядерных магнитных полей во взаимодействии химических элементов, на основе которых мною было найдено правильное решение генезиса золото-уранового месторождения Витватер-сранд; в) доказанное в работах [Шило, 2007; Шило, Сахарова, 1986] распределение элементов не по арифметической прогрессии, а по закону Фибоначчи и пр.
Прежде всего обращает внимание тот фундаментальный факт, что все золоторудные месторождения можно разделить на три класса: 1) гипабиссальный (дайковый), 2) эффузивный, 3) метаморфогенный [Шило, 1963]. Среди них со всей очевидностью на первый план выступают месторождения или рудопро-явления, в которых в качестве парагенетического минерала с золотом ведущую роль играет а-кварц. При этом в гипабиссальных провинциях отчетливо просматривается ассоциация кварца с лайковыми телами, тогда как в эффузивных и метаморфогенных провинциях дайковый магматизм практически не проявлен и трещинные структуры выполняются кварцем.
В провинциях с отчетливо проявленным гип-абиссальным магматизмом дайки обычно сложены породами с варьирующими петрохимическими характеристиками и, как правило, являются непременной частью структур рудных полей плутоногенного ряда месторождений золота, олова, вольфрама, молибдена, урана и многих других элементов, нередко образующих уникальные промышленные объекты.
Дайки в различных планетарных тектономагма-тических структурах иногда образуют пояса, протягивающиеся на тысячи километров; как правило, они сопровождают плутонические породы гранитоидов.
Состав даек изменяется, однако в целом почти всегда они сложены порфирами, порфиритами, доле-ритами, диабазами, семейством пород лампрофиров. Дайки в течение длительного времени привлекали внимание исследователей. В их изучении принимали участие петрологи, рудники и отчасти тектонисты всего мира, этим породам посвящена огромная литература. Интересно, что в центре внимания дайковой проблемы оказалась Яно-Колымская золотоносная
провинция, совмещенная с мощным дайковым поясом, локализованным в верхоянском мезозойском осадочном комплексе. Возможно, это связано с его высокой промышленной продуктивностью, которая отличается уникальной насыщенностью рассеянной (непромышленной) золотой минерализацией. Подсчеты показали, что в дайках, в сопровождающих их кварцево-жильных телах и прожилково-штокверко-вых минерализованных зонах брекчированных пород суммарное количество золота в этой провинции достигало 100 000 т, причем вся золотая минерализация относилась к добатолитовой фазе. Однако мне представлялось, что концепция о локализации золотого оруденения Яно-Колымской структуры в добатолито-вых дайковых сериях недостаточно обоснована. В поисках истины во ВНИИ-1 (Магадан) мною были организованы специальные исследования дайковых пород, их возглавил Ф.Р. Апельцин [Апельцин, 1957].
Исследования показали, что дайковый магматизм фиксируется шестью разновозрастными формациями даек. Однако из их числа только две были отнесены к добатолитовым. По петрохимическим признакам они увязывались с позднеюрским (келло-вей, оксфорд) субаэральным вулканизмом.
Остальные четыре формации дайковых интрузий классифицировались как послебатолитовые, причем третья формация по ряду признаков могла относиться к синбатолитовой. Четвертая формация, обычно представленная свитами даек и ассоциированными с ними штоками, сложена габбро-порфиритами, кварцевыми диоритовыми порфиритами. Дайки и малые интрузии пятой формации сложены альбит-микроклиновыми гранит-порфирами с субщелочным уклоном. Шестая формация, объединяющая дайковые и трубчатые тела, резко очерчивается специфическими петрохимическими и минералогическими признаками. Она сложена породами семейства габбро-диоритов, носит характерные черты второй и четвертой формаций, от которых, однако, отличается рядом весьма существенных особенностей. В эту формацию входят диабазовые, долеритовые и габбро-норитовые жильные интрузии, а также обширная группа лам-профировых даек, среди которых присутствуют спес-сартитовые, керсантитовые, одинитовые, вогезитовые тела. Их петрохимический состав Ф.Р. Апельцин объяснил гибридизмом, при этом подчеркнул, что все особенности данной формации определены дифференциацией гибридного расплава глубинного магматического очага.
В дайковых телах часто проявлены кварцевые с альбитом, пеннином и карбонатами сложные по форме или лестничные жильные системы, напоминающие березовскую дайковую рудную серию (Урал), с которой мне довелось познакомиться в 1952 г. Свиты даек сопровождаются мощными зонами дробления (брекчирования) осадочных пород с наложенной, существенно кварцевой с альбитом, нередко с карбонатами, рудной золотосульфидной минерализацией. Однако собственные материалы изучения даек и сопутствующей им рудной минерализации [Шило,
1963, Шило, Гончаров и др., 1988, Шило, 2001], а также появлявшиеся публикации позволяли считать проблему роли дайкового магматизма в рудообразо-вании далеко не закрытой, важность же ее даже возросла. Оставалось в силе утверждение Ю.А. Билиби-на, подчеркивавшего в работе " Металлогенические провинции и металлогенические эпохи": "Комплексы малых трещинных интрузий, связанных с разрывными нарушениями, особенно разнообразны... и нередко металлогенический облик той или иной провинции создается именно этими малыми интрузиями" [Билибин, 1961].
И действительно, геологи давно привыкли к тому, что в структурах многих рудных полей принимают участие дайки, причем наблюдается определенная последовательность их формирования, выраженная в смене петрохимического состава слагающих эти тела пород, а также рудных систем. Дайки представлены, как правило, несколькими возрастными сериями, которые имеют петрологические различия. Множественность дайковых залежей, их полихронность находятся в прямой зависимости от масштабов развития плутонического магматизма и его цикличности, хотя связь дайковых серий с плутонами обычно определяется только по пространственной близости тех и других.
Основываясь на сложившейся в этой области ситуации, для выяснения некоторых вопросов соотношения даек и плутонов, связи с ними рудной минерализации и пр. нами в 80-х гг. XX столетия были поставлены специальные исследования трех золотоносных узлов Яно-Колымской провинции: 1) Хатыннах-Штурмовского, 2) Утинско-Басугуньинского и 3) Среднеканского [Шило и др., 1988].
В пределах первого узла принимает участие Ха-тыннахская интрузия, которую считали двухфазной, отвечающей кварцевым диоритам и лейкократовым гранитам, однако последними исследованиями установлено присутствие в ее составе габбро. В структуре этого узла также играет существенную роль дайковый комплекс, сложенный габброидами, диоритовыми и кварцевыми диоритовыми порфиритами, гранодио-рит-порфирами, лампрофирами. На дайки наложена сложная сеть кварцевых прожилков в виде ветвящихся или лестничных форм; в них присутствуют альбит, хлорит, светлая слюда, карбонаты и золотосульфид-ная рудная ассоциация. Свиты даек сопровождаются кварцевыми жилами, размещенными в осадочном комплексе, и мощными зонами дробленых пород с наложенной кварцевой с сульфидами золотой минерализацией.
В строении Утинско-Басугуньинского узла принимают участие интрузии, размещенные в верхоянском комплексе и образующие единую зону, ориентированную в северо-западном направлении. Наибольший из массивов — Басугуньинский (площадь 100 км2), остальные имеют незначительные размеры (Столовый, Красивый, Грозовой). Они сложены диоритами, кварцевыми диоритами и гранодиорит-ада-мелитами, представляющими отдельные их фазы.
Штоки Красивый, Медвежий, Дарьял, сложенные гранодиоритами, гранодиорит-порфирам и, гранитами, гранит-порфирами, повторяют состав пород главной фазы гранитоидов. К западу от интрузий прослеживается мощная свита даек кварцевых диоритовых порфиритов, кварцевых порфиров, лейкократовых гранит-порфиров. Многие из них рассечены системой кварцевых прожилков, часто приобретающих лестничную форму; вместе с кварцем в прожилках присутствуют альбит, хлорит, кальцит с сопутствующей рудной минерализацией, которая представлена золотом, арсенопиритом, пиритом, сфалеритом, галенитом.
В пределах Среднеканского золотоносного узла отсутствуют плутоны, однако серия небольших штоков, возможно, представляет собой отдельные части одной интрузии. На это указывают обширное поле роговиков и геофизические аномалии. Штоки сложены гранодиорит-гранитами, субщелочными гранитами и лейкогранитами; они являются петрохимичес-кими аналогами интрузий Хатыннах-Штурмовского и Утинско-Басугуньинского золотоносных узлов.
Здесь также прослеживается мощная свита дайковых залежей габбро-порфиритов, диоритов, кварцевых диоритовых порфиритов, гранодиорит-порфи-ров, гранит-порфиров, лейкократовых гранит-порфи-ров. Некоторые из них рассечены кварцевыми прожилками с альбитом, хлоритом, кальцитом, которые несут рудную минерализацию (золото, арсенопирит, пирит, сфалерит, галенит и др.).
Полученные в результате исследования этих золотоносных узлов материалы, а также петрохимичес-кий анализ участвующих в их строении интрузий обнаружили важную особенность магматитов, которая заключается в сходстве исходных расплавов, послуживших основой образования интрузий во всех трех золотоносных узлах и сопутствующих им дайковых тел. Соотношения изотопов стронция и серы (875г/865г = 0,7057+0,010 и 0,7050+0,002; 5345) из кварцевых порфиритов дайки Среднеканской и адамели-тов Басугуньинского массива указывают на глубинную, возможно, мантийную природу магматического очага, в котором формировался силикатный расплав плутонов и гипабиссальных даек.
В изученных дайках трех золотоносных узлов выявлены более или менее однотипные эпигенетические изменения; их породы в большинстве случаев превращены в зеленокаменные образования: порфи-ритоиды, порфироиды и в меньшей степени пропи-литизированные и березитизированные разности. Судя по всему, перерождение дайковых пород обязано дислокационным процессам и лишь в незначительной степени метасоматозу, что и отличает колымский дайковый комплекс от уральского или кызылкумского и др.
Выявлена важная особенность кварца, как размещенного в дайках, так и слагающего самостоятельные жилы, секущие осадочные толщи; он характеризуется субидиоморфнозернистой структурой, что отличает его от тех кварцевых образований, которые подверга-
лись катаклазу. Эти свойства опровергают утверждение Ю.А. Билибина о том, что доказан метаморфизм гранитами золоторудных месторождений, залегающих непосредственно в осадочной толще и связанных с интрузивными породами.
Присутствующее в дайковых кварцевых прожилках, как и в кварцевых жилах, размещенных в осадочной толще, золото, которое сопровождается небольшим количеством сульфидов, в общем характеризуется ксеноморфными выделениями, разрастающимися в виде крупнозернистых форм, иногда ветвящихся по фрактальной геометрии.
При установлении роли лайкового магматизма в формировании рудных систем важное место занимает золоторудное поле Мурунтау (Узбекистан). Оно сформировалось в нижнепалеозойской песчано-слан-цевой толще Западного сектора Южного Тянь-Шаня и Центральных Кызылкумов; с ним мне удалось познакомиться в 1964 г. Мурунтауское рудное поле рассечено сложной системой разрывов, контролирующих гипабиссальный дайковый магматизм, метасоматизм и оруденение. Дайковые тела сложены преимущественно спессартит-керсантитовыми породами, сопровождаются кварцевыми жилами, секущими структуры осадочной толщи, и обширными зонами брекчированных пород с рудной минерализацией. На рудные тела наложен метасоматоз.
Основные компоненты рудных систем кызылкумского района: а) жильный кварц, б) пирит, в) сложная, последовательно развивавшаяся колонна метасоматитов. Рудообразующий процесс, наложив-шийся на матрицу, которой служила сеть разрывов, реконструируется по соотношению отдельных типов рудной минерализации и метасоматитов.
Золото в рудах присутствует в двух генерациях: первая локализована в межпакетных структурах кубического пирита, вторая раскристаллизована в виде ксеноморфных ветвящихся образований по микротрещинам пирита и кварца.
Описанные золоторудные поля, в структурах которых принимает участие дайковый комплекс, весьма сходны с общеизвестным Березовским золоторудным месторождением (Урал). Березовское рудное поле сложено вулканогенно-осадочными породами, сформировавшими толщу кембрий-раннекаменноугольно-го возраста, в которую внедрены разновозрастные интрузии гипербазитов, амфиболитов, габбро, гранитов. Они как бы опоясывают рудное поле, рассеченное густой сетью субмеридиональных плагиосиенит-порфировых, лампрофировых, гранодиорит-порфи-ровых и гранит-порфировых даек, мощность которых изменяется в пределах нескольких метров, а протяженность составляет до 20 км. В дайках в широтном направлении размещаются лестничные кварц-турмалин-шеелитовые слабозолотоносные и высокопродуктивные золото-сульфидно-кварцевые жилы. Наибольшую насыщенность кварцевым материалом имеют гранит-порфировые и плагиогранит-порфиро-вые дайки, внедрившиеся после лампрофиров. Кроме того, вне даек сформировались самостоятельные
"красичные" кварцевые жилы с золотым оруденени-ем, имеющие широтное простирание. В сульфидах, присутствующих в кварцевых жилах и прожилках, ведущую роль играет пирит, он в ассоциации с тетраэдритом, теннантитом, галенитом, халькопиритом и более редкими шеелитом и айкинитом заполняет полости в кварцевых жилах или трещинки в кварце, образующем лестничные прожилки в дайках. Основная масса золота размещается в пирите в виде тонких выделений, заполняя в нем трещинки.
В структуре всемирно известного золоторудного поля Колар (Индия) также принимает участие дайковый и кварцево-жильный комплекс; мое знакомство с этим месторождением состоялось в 1964 г. Рудное поле рассечено долеритовыми дайками, а также кварцевыми жилами с золотой минерализацией, развивающейся по трещинам разрыва.
Таким образом, в результате сравнительного изучения Я но-Колымской золотоносной провинции, Западного сектора Южного Тянь-Шаня и Центральных Кызылкумов (золоторудное месторождение Мурунтау), Березовского месторождения золота на Урале, золотосульфидного месторождения Колар (Индия) выявлены некоторые общие черты структуры рудных полей. Во всех этих полях присутствуют дайки разного состава. Дайковые тела формировались при меняющемся термодинамическом режиме: а) увеличение температуры, сопровождающееся объемным расширением массы расплава плутонов, развитием сил сжатия; б) снижение температуры, сокращение объема на 10—15% и смена сил сжатия силами растяжения
По мере охлаждения плутонов во вмещающих толщах, собранных в складки в предыдущую фазу, развивались ортогональные по отношению к длинным осям гранитоидных интрузий силы растяжения, вызывающие разрывы, формировавшие открытые трещины.
Достигнув глубоких зон магматических камер, трещины меняли режим эволюции расплава. Резкое снижение давления сопровождалось подъемом расплава, который заполнял трещины. И так как для плутонических гранитоидных поясов характерна полихронность, то именно ею и нормировалась раз-новозрастность дайковых образований. Она отвечает их временной согласованности с формированием разных звеньев плутонических поясов.
Такой механизм образования гипабиссальных интрузий объясняет форму и петрографический состав дайковых формаций, как правило, включающих следующие типы пород (от лейкократовых до мелано-кратовых, от насыщенных кремнеземом до резко обедненных кварцем): кварцевые порфиры, лейко-кратовые гранит-порфиры, гранит-порфиры, альбит-микроклиновые гранит-порфиры с субщелочным уклоном, плагиосиенит-порфиры, гранодиорит-порфи-ры, диорит-порфиры, кварцевые диоритовые порфирита, плагиопорфириты, диабазы, долериты, габбро-порфириты, габбро-нориты, габбро-диориты, лам-профиры (спессартиты, керсантиты, одиниты, воге-зиты и др.).
Массивы горных пород, в которых в ходе текто-номагматической эволюции формируется дайковый комплекс, можно рассматривать как упруго-вязкую среду. Поэтому развивающееся в них трещинообразо-вание может быть описано уравнением следующего вида:
1УЬ = - ВХ{Р2/2Е)12+Сх-, гь= В2{Р2/1Ц)12+ С2,
где Жь — избыточная упругая энергия; 2Ь — мощность диссипации, пропорциональная площади концентрации напряжений, Е — модуль упругости; В] и В2 — численные коэффициенты; / — длина трещин; П — вязкость горных пород, слагающих массивы, в которых формируются трещины.
Исследования показывают, что во всех рудных полях дайковые свиты включают породы лампрофи-рового ряда. Как известно, главнейшей их особенностью является низкое содержание 510, за счет избытка А1203. Для них характерен гетероморфизм. В их комплексе присутствуют железомагнезиальные силикаты (слюды, роговые обманки и др.). В состав лам-профиров входят оливин, авгит, лабрадорит, калиевый олигоклаз, анортоклаз, нефелин, лейцит, мели-лит, апатит, биотит, мусковит, роговая обманка, анальцим, вермикулит, циркон, магнетит, акцессорные кварц и рутил.
Нефелин, лейцит и мелилит этой ассоциации указывают на крайнюю недосыщенность кремнеземом минералов всех пород лампрофирового ряда. Этот факт позволяет считать, что в ходе эволюции магмы, протекавшей при устойчивом термодинамическом режиме в глубинных зонах литосферы, происходит отщепление кремния от силикатного расплава.
Механизмом отщепления кремния от магмы являются электромагнитные поля, а также свойства элемента. Кремний отличается большой энергией связи на нуклон в ядре 2851, малым размером атома (атомный радиус 0,133, ковалентный — 0,1175 нм), высокой электроотрицательностью с большим электрическим зарядом, что обусловливает его ковалент-ные с высокой энергией связи с кислородом (510 = 445 кДж/моль), высокой прочностью гетероцепей (51 = О = и особой устойчивостью цепей — О — 51. Это приводит к полимеризации кремнекислородных тетраэдров (5Ю4)4 , которые при снижении температуры связываются попарно ^^О^-), в замкнутые --
-
зуют высокозарядные анионы [ 81лО/и] 4/?0~ в ре_ зультате возникает расслоенный магматический комплекс: а) лампрофировый расплав, б) кварцевый расплав.
В зоне образования лампрофирового и кварцевого расплавов продолжается изменение термодинамических условий эволюции силикатной магмы. От нее, по-видимому, на ликвационной основе, развивающейся по законам физики электронно-яцерных магнитных полей, отщепляются рудогенные элементы. Такое расслоение проходит на температурном пике с
максимальным развитием сил сжатия. Дальнейшее падение температуры приводит к смене сил сжатия силами растяжения, что сопровождается образованием трещин, инициирующих подъем лампрофирового расплава и образование даек. В эту стадию силы растяжения сменяются силами сжатия, которые развиваются до полной консолидации лампрофировых даек. После консолидации дайковых тел наступает новая фаза растягивающих напряжений. Процесс сопровождается прогрессивным снижением Р, Т, что вызывает подъем кварцевого расплава, от которого в зоне ликвации отщепились рудогенные элементы. Трещины в дробленых дайковых породах залечиваются лестничной или иной сложной сетью кварцевых прожилков; в открытых трещинах, возникших в осадочной толще, формируются изолированные кварцево-жильные тела как самостоятельная кварцево-жильная формация; параллельно происходит окварцевание высокопроницаемых зон брекчированных пород, что приводит к образованию прожилковых минерализованных залежей или штокверков. Экспансия кварцевого расплава в какой-то мере определяется не только снижением давления и температуры, но и относительно большим удельным объемом полимерных групп (5Юя)"' >0,1. В эту стадию завершается образование кварцевых поясов.
Консолидация кварцевых поясов заканчивается развитием сил растяжения, которые сопровождаются интенсивно развивающейся в слагающих их минералах микротрещиноватостью, микротрещины заполняются золотом или иным комплексом рудогенных элементов. Сопряженно с отложением рудных минералов нередко развивается метасоматоз, часто выстраивающийся в многостадийную колонну. Причина его развития, по-видимому, заключается в том, что в ходе снижения температуры и давления, которое вызывает импульс кристаллизации расплава, происходит повышение его окислительного потенциала, поскольку трехвалентное железо начинает входить в решетку силикатов (авгит-эгириновая и амфибол-роговообман-ковая ассоциации). Возникающая при этом деполимеризация приводит к нарушению связей кремния с кислородом, образуются кремний-фтор-галогенные или аквакомплексы, что не может не способствовать увеличению подвижности рудного вещества и его концентрации в рудной структуре, т.е. в зоне развития растягивающих напряжений.
Исследователи, изучавшие золото в кварце из различных рудных формаций, вероятно, обращали внимание на ксеноморфный характер его выделений. Во многих месторождениях золото в кварцевой матрице заполняет трещинки, образуя палочковидные, дендритовидные и другие ветвящиеся формы. Развитие трещин, возможно, связано с переходом р-кварца а
симметрии кварца, что, как известно, сопровождается дроблением кристаллов, образованием трещин, отслаиванием пластинок, согласующихся с гранями призмы или ромбоэдра. В соответствии с нормирующими этот процесс температурой и давлением такой
переход ф5Ю2 ^ а8Ю2) должен происходить на глубине 5—7 км.
Ксеноморфизм золота, отлагающегося при более низкой температуре, скорее всего связан со взрывами минералов (кварца, пирита, полевых шпатов и др.), сопровождающимися массовым трещинообразовани-ем в них. Этот процесс получает развитие в результате резкого увеличения внутрикристаллического давления, определяемого флюидами включений, которое со снижением температуры начинает превосходить литостатическое и внутрипоровое давление.
Завершающая стадия рудообразования отмечается формированием парагенетических ассоциаций рудных минералов, которые поступают по разломам из глубокой зоны сдавливающих напряжений в зону растягивающих напряжений. В этой зоне при электронно-ядерном взаимодействии между рудными элементами происходит образование парагенезисов, оформляющихся по законам физики рудогенеза.
Их суть сводится к следующему. В каждом элементе электроны являются магнитиками, обладающими квантовыми спинами, сохраняющимися в пространстве. Во множестве органических и неорганических соединений электроны имеют парную, противоположную друг к другу ориентацию вращательных моментов. В этом случае электронный спин равен нулю. Такое состояние электронов называется син-глетом. Однако во множестве химических элементов и их соединений присутствуют неспаренные электроны. Если в элементе находится один неспаренный электрон, тогда его спин будет равен 1/2, а его вращение в противоположных направлениях дает два случая организации спинов, называемых дублетом. В случае двух неспаренных электронов происходит либо компенсация спинов, тогда сумма их равна нулю (такое состояние называется синглетом), либо сложение — сумма равна 1 (в физической химии его называют триплетом). Этот спин имеет три ориентации.
Спиновое состояние определяет способность химических объектов вступать в реакцию, причем реак-ционноспособными будут такие объекты, в которых суммарный спин реагентов совпадает с конечным продуктом реакции. Есть же такие спиновые состояния, которые налагают абсолютный запрет на участие в реакциях. Но так как электрон имеет магнитный момент, то он чутко реагирует на магнитное поле любой силы, которое может рекомбинировать спиновое состояние участвующих в реакциях объектов, переводя их из нереакционноспособных в реакцион-носпособные и обратно, т.е. снять спиновый запрет на реакцию или рекомбинировать спиновое состояние электронов таким образом, что возникнет абсолютный запрет на реакцию.
Возникает вопрос: каким магнитным полям, влияющим на спиновое состояние объектов, которые участвуют в физических взаимодействиях, следует отдать предпочтение в рудообразующем процессе? Это прежде всего магнитные ядра нуклидов некоторых элементов. В рассматриваемом случае к ним в первую очередь можно отнести нуклиды углерода, кислорода,
кремния и железо, т.е. 13С, 170, 2951, Бе. И в самом деле, в золоторудных месторождениях Мурунтау, Сухой Лог, Наталка, Березовское и др. золото наложено на кварц; золото, наложенное на пирит, характерно для месторождений Витватерсранд, Наталка и др., яркими примерами ассоциации золота с углеродом является прежде всего месторождение Витватерсранд, затем Сухой Лог, Мурунтау, Наталка и др. Как было показано выше, во всех случаях золото находится или в ассоциации с кварцем и пиритом, заполняя в них трещинки варьирующей размерности, или имеет повышенную концентрацию в отложениях, обогащенных органическим веществом, т.е. углеродом, а в месторождении Витватерсранд даже дает метаморфозы по микробиальным столбчатым слойкам.
Поскольку в ряде золоторудных месторождений, где золото имеет максимальные концентрации в ассоциации с кварцем, пиритом и углеродом, набор элементов или радикалов повторяется, во включениях, как правило, обнаруживаются С02, СО, N1,. СН4, С2Н4. Поэтому в процессе переноса золота из источника в рудообразующую структуру предпочтительнее цианиды, которые могут образовывать соединения типа |Аи(СМ4)| и другие какие-либо золотосодержащие комплексы или радикалы, нам неизвестные. Флюид золотосодержащего комплекса диффундирует по ослабленным высокопроницаемым зонам в матрицу, в которой присутствуют нуклиды с магнитными ядрами (13С, 170, 2951, Бе). Они рекомбинируют спиновое состояние соединения [Аи(СЫ4)], разрушая его. Золото выпадает на кварц и пирит, заполняя в них трещинки и в идеальном случае образуя формы по фрактальной геометрии, или на углерод, по которому иногда формирует псевдоморфные агрегаты, таким образом в золоторудных месторождениях образуются устойчивые парагенезисы золота (и серебра) с кварцем, пиритом и углеродом. Такова физика образования парагенетических ассоциаций в золоторудных месторождениях, т.е. рудогенеза золоторудных месторождени й
В полную схему рудообразующего процесса на первый взгляд как будто бы не вписывается месторождение Витватерсранд. Его золотоносный комплекс хорошо изучен, он включает: а) репликации и псевдоморфозы по микробиальным столбчатым слойкам, залегающим на архейском гранитогнейсовом фундаменте и перекрывающимся псевдоконгломератами; б) псевдоконгломераты, состоящие из кварцевых шаровидных "галек" с небольшим диапазоном размерности, в настоящее время их относят к конгломератам; в) пирит в форме шаровидных стяжений с небольшим диапазоном размерности ("пиритовая картечь"). Формирование этого комплекса происходило в меняющихся тектонических и физико-географических обстановках.
Три из них четко зафиксированы в современных особенностях месторождения. Это, во-первых, образование на архейском гранитогнейсовом фундаменте в лагунах в аридных и семиаридных условиях микро-биальных матов, вошедших в комплекс в виде столб-
чатых углеродистых слойков; во-вторых, формирование кварцевых поясов; в-третьих, начало погружения комплекса и образование пиритовых слоев, часто перекрывающих микробиальные маты; в-четвертых, погружение всего комплекса на глубину со сдавливающими напряжениями, где за счет кварцевых поясов образовались псевдоконгломераты, а пирит преобразовался в "пиритовую картечь" по закону, согласно которому в стадии агрегации материала в соответствующих Я "/-условиях при заданном объеме наименьшей поверхностью обладает шар; в-пятых, в комплексе напряжения сжатия сменились растягивающими напряжениями, что, несомненно, связано с глубоко проникающим разломом. Растяжение сопровождалось формированием трешиноватости в минералах и образованием высоко проницаемой зоны, которой стал контакт архейского фундамента с микро-биальными столбчатыми слойками и псевдоконгломератами. По этой зоне возникла диффузия золотосодержащего флюида, в котором золото входило в состав растворимых циановых солей с определенным реакционноспособным спиновым состоянием. Спиновая комбинация золотосодержащего комплекса в контакте с микробиальными столбчатыми слойками рекомбинировалась с магнитным полем 13С, что приводило к развалу |Аи(СМ4)и золото высаживалось на углерод, образуя различные формы вплоть до псевдоморфоз по микробиальным нитям.
Дайковый, в том числе лампрофировый, комплекс Витватерсранда, вероятнее всего, не изучен, однако присутствие псевдоконгломератов, "галька" которых состоит из чистого кварца, может свидетельствовать о былом присутствии в этом рудном поле кварцевых поясов. Это уже сближает Витватерсравд с гипабиссальными поясами со сходной физикой рудо-генеза.
Заключение. В связи с изложенной схемой физики рудогенеза золоторудных месторождений возникает вопрос: возможно ли образование по аналогичной схеме месторождений других полезных ископаемых? На этот вопрос следует дать хотя и положительный, но неоднозначный ответ. Дело в том, что из 89 известных нам элементов (83 естественных и 6 искусственно полученных) парамагнитная группа составляет 55 элементов (число Фибоначчи) и диамагнитная — 34 (число Фибоначчи). Кроме того, из 288 нуклидов магнитные ядра содержат 123 и немагнитные — 165 нуклидов. Совершенно ясно, что это разнообразие парамагнитных и диамагнитных элементов, а также магнитных и диамагнитных нуклидов (изотопов) определяет различные варианты физики рудогенеза. Несомненно, что часть элементов вступает в реакционное взаимодействие на основе валентных электронов, в этом случае физика реакций будет иной. Тем не менее взаимодействия всех элементов (парамагнитных, диамагнитных, а также содержащих парамагнитные и диамагнитные ядра нуклидов) не будут стохастическими, так как реакционные процессы остаются под контролем магнитных и электромагнитных полей, закона фибоначчиевого распределения элементов и других их свойств.
Таким образом, развитие металлогенических провинций — весьма сложный процесс, отличающийся многостадийностью, многофазностью общего рудообразующего процесса, который растянут во времени на миллионы и даже десятки миллионов лет. Размер провинций, рудных полей и месторождений определяется масштабом тектономагматических и физико-географических процессов, а также размерами рудной структуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лпельцин Ф.Р. Малые интрузии золотоносного пояса Северо-Востока СССР. Магадан, 1959. Тр. ВНИИ-1, т. 14. С. 3-43.
2. Бучаченко А.Л. Магнитный сценарий химической реакции // Наука и человечество. М.. 1990. С. 193—201.
3. Горячев H.A. Геология и происхождение мезозойских золотокварцевых жильных поясов Северо-Востока Азии: Авторефер. докт. дис. Владивосток, 2000.
4. Ефремова C.B. Дайки и эндогенное оруденение. М.: Недра, 1983.
5. Котов Н.В. и др. Золото-черносланцевое рудообразо-вание (Центральные Кызыл-кумы). СПб., 1993.
6. Смирнов С.С. и др. Минералогический очерк Яна-Адычанского района. М.. 1941 (Тр. ГИН АН СССР; Вып. 46).
7. Хамрабаев И.Х. и др. Представление о генетической связи магматизма с оруденением на основе изучения твердых микровключений в породообразующих минералах //Apifis Newsletter, 1998. P. 28-30.
8. Химия и периодическая система // Ред. К. Сайто. М.. 1982 (Перевод с японского). С. 129.
9. Шило H.A. Записки геолога. Т. 2. М.. 2007.
10. Шило H.A. Россыпи Яно-Колымского золотоносного пояса. Магадан, 1963 (Тр. СВ КНИИ АН СССР; Вып. 6).
11. Шило H.A., Гончаров В.И., Альшевский A.B., Ворцеп-нев В.В. Условия формирования золотого оруденения в структурах Северо-Востока СССР. М.. 1988.
12. Шило H.A., Дринков A.B. Фенотипическая система атомов в развитии идей Д.И. Менделеева // Вестн. СевероВосточного научного центра ДВО РАН. 2007. № I. С. 89—98.
13. Шило H.A., Сахарова М.С. Природа пиритовых образований Витватерсранда // Геология рудных месторождений. 1986. № 2. С. 85-89.
14. Шило H.A., Сахарова М.С., Кривицкая H.H. и др. Минералогия и генетические особенности золото-серебряного оруденения северо-западной части Тихоокеанского обрамления. М.. 1992.
15. Gold mining industry in India // Geol. Soc. India, 1960.
Поступила в редакцию 13.11.2007
